用于對(duì)齊結(jié)構(gòu)層上的覆蓋物的方法以及所得到的裝置制造方法
【專利摘要】一種形成用于連續(xù)流反應(yīng)器的流體模塊的方法，所述方法包括：提供至少一塊具有一個(gè)或多個(gè)通孔的平坦玻璃或陶瓷片，形成至少一層具有至少一個(gè)圖案化表面的圖案化玻璃或陶瓷層，使得所述圖案化表面包括限定在具有上表面的壁之間的通道，所述上表面位于常規(guī)高度(common?height)，將所述至少一塊玻璃或陶瓷片與所述至少一層圖案化玻璃或陶瓷層堆疊在一起，所述片與壁在常規(guī)高度接觸，使得通道被封在片和圖案化層之間，所述片與圖案化層對(duì)齊，使得一個(gè)或多個(gè)通孔分別與圖案化層的壁之間的各個(gè)空間對(duì)齊，以提供到達(dá)所述各個(gè)空間的流體可及性，以及通過將片和圖案化層壓制在一起同時(shí)對(duì)所述片和圖案化層進(jìn)行加熱來將所述片和圖案化層接合在一起；其中，所述圖案化玻璃或陶瓷層還包括一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)，所述提升的結(jié)構(gòu)在常規(guī)高度上方延伸，并且所述堆疊的步驟包括將片堆疊到位于常規(guī)高度的壁的上表面上，該位置使得所述一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)將片限制在所需的位置或者將片對(duì)齊到圖案化層上。
【專利說明】用于對(duì)齊結(jié)構(gòu)層上的覆蓋物的方法以及所得到的裝置
[0001] 本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. § 119,要求2011年11月30日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列第 61/565013號(hào)的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請(qǐng)為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。
[0002] 領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般地涉及用于形成微流體模塊的方法，具體地，涉及用于對(duì)齊微流體模 塊的結(jié)構(gòu)層上的覆蓋物的方法以及所得到的裝置。
[0004] 背景和概述
[0005] 微反應(yīng)器，或者具有最小尺寸為微米至最高至數(shù)十毫米規(guī)格的通道的連續(xù)流反應(yīng) 器，相對(duì)于常規(guī)間歇式反應(yīng)器具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括能效、反應(yīng)條件控制、安全性、可靠性、生 產(chǎn)力、可量測(cè)性和便攜性的非常明顯的提升。在此類微反應(yīng)器中，化學(xué)反應(yīng)通常被限制在此 類通道中連續(xù)進(jìn)行，因而稱作術(shù)語"連續(xù)流反應(yīng)器"。微反應(yīng)器可以由進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)特定 功能（例如，混合、停留時(shí)間（以完成反應(yīng)或其他工藝）和分離等）的微流體模塊構(gòu)建。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，形成用于連續(xù)流反應(yīng)器的流體模塊的方法包括：提 供至少一塊具有一個(gè)或多個(gè)通孔的平坦玻璃或陶瓷片，形成至少一層具有至少一個(gè)圖案化 表面的圖案化玻璃或陶瓷層，使得所述圖案化表面包括限定在具有上表面的壁之間的通 道，所述上表面位于常規(guī)高度（common height)，將所述至少一塊玻璃或陶瓷片與所述至少 一層圖案化玻璃或陶瓷層堆疊在一起，所述片與壁在常規(guī)高度接觸，使得通道被封在片和 圖案化層之間，片與圖案化層對(duì)齊，使得一個(gè)或多個(gè)通孔分別與圖案化層的壁之間的各個(gè) 空間對(duì)齊，以提供到達(dá)所述各個(gè)空間的流體可及性，以及通過將片和圖案化層壓制在一起 同時(shí)對(duì)所述片和圖案化層進(jìn)行加熱來將所述片和圖案化層接合在一起；其中，所述圖案化 玻璃或陶瓷層還包括一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)，所述提升的結(jié)構(gòu)在常規(guī)高度上方延伸，并且 所述堆疊的步驟包括將片堆疊到位于常規(guī)高度的壁的上表面上，該位置使得所述一個(gè)或多 個(gè)提升的結(jié)構(gòu)將片限制在所需的位置或者將片對(duì)齊到圖案化層上。
[0007] 在下文參考附圖描述了本發(fā)明方法的某些變化形式和實(shí)施方式，緊接下來對(duì)所述 附圖作簡(jiǎn)要描述。
[0008] 附圖簡(jiǎn)要說明
[0009] 當(dāng)結(jié)合以下附圖閱讀下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的詳細(xì)描述時(shí)，可對(duì)其形成最 好的理解，附圖中相同的結(jié)構(gòu)用相同的附圖標(biāo)記表示，其中 ：
[0010] 圖1和2顯示組裝形成微流體模塊的結(jié)構(gòu)層上的覆蓋物的現(xiàn)有技術(shù)布置的正視截 面圖；
[0011] 圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在結(jié)構(gòu)層上的覆蓋物布置的正視截面圖；
[0012] 圖4是根據(jù)圖3的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)層上的覆蓋物布置的平面圖；
[0013] 圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，在結(jié)構(gòu)層上的覆蓋物布置的正視截面 圖；以及
[0014] 圖6-9是圖5的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)層上的覆蓋層布置的各種替代形式的平面圖。
[0015] 發(fā)明詳述
[0016] 參見圖1和2,在本發(fā)明的發(fā)明人和/或其同事的先前工作中，用于微反應(yīng)器（由 多個(gè)模塊組裝的、具有亞毫米至十多微米規(guī)格的通道的流反應(yīng)器）的流體模塊100通常形 成作為兩個(gè)結(jié)構(gòu)層104a、104b和兩個(gè)平坦覆蓋物106a、106b的組件102,然后在高溫下密封 到一起。從特定設(shè)計(jì)的模具復(fù)制得到結(jié)構(gòu)層l〇4a、104b。
[0017] 得益于卯榫型結(jié)構(gòu)（未示出），可以容易地將兩個(gè)結(jié)構(gòu)層104a、104b相互對(duì)齊，所 述卯榫型結(jié)構(gòu)理想地形成在兩個(gè)結(jié)構(gòu)層l〇4a、104b的相對(duì)表面上。
[0018] 對(duì)齊覆蓋物的一種方法是通過視覺檢查，將對(duì)齊的覆蓋物粘合到位。但是，一旦流 體模塊部件組裝到了一起，它們的堆疊在高溫下密封，該溫度遠(yuǎn)高于膠能夠耐受的溫度。如 果在燒爐中產(chǎn)生一些振動(dòng)，則會(huì)失去良好的對(duì)齊。當(dāng)覆蓋沒有良好地對(duì)齊時(shí)，覆蓋孔110就 不在結(jié)構(gòu)層104a、104b的孔108的前方，并且當(dāng)流體通過這些孔或者通過這些孔的接合所 形成的"端口"20時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生額外的壓降。此外，在燒制過程中，模塊中的膠可能產(chǎn)生污 染。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種形成用于連續(xù)流反應(yīng)器的流體模塊的方法，所述方法包 括以下步驟：（1)提供至少一塊具有一個(gè)或多個(gè)通孔的平坦玻璃或陶瓷片；（2)形成至少一 層具有至少一個(gè)圖案化表面的圖案化玻璃或陶瓷層，使得所述圖案化表面包括限定在具有 上表面的壁之間的通道，所述上表面位于常規(guī)高度；（3)將所述至少一塊玻璃或陶瓷片與 所述至少一層圖案化玻璃或陶瓷層堆疊在一起，所述片與壁在常規(guī)高度接觸，使得通道被 封在片和圖案化層之間，片與圖案化層對(duì)齊，使得一個(gè)或多個(gè)通孔分別與圖案化層的壁之 間的各個(gè)空間對(duì)齊，以提供到達(dá)所述各個(gè)空間的流體可及性；以及（4)通過將片和圖案化 層壓制在一起同時(shí)對(duì)所述片和圖案化層進(jìn)行加熱來將所述片和圖案化層接合在一起，其中 所述圖案化玻璃或陶瓷層還包括一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)，所述提升的結(jié)構(gòu)在常規(guī)高度上方 延伸，并且所述堆疊的步驟包括將片堆疊到位于常規(guī)高度的壁的上表面上，該位置使得所 述一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)將片限制在所需的位置或者將片對(duì)齊到圖案化層上。下面結(jié)合圖 3-9中所示的具體變化形式更詳細(xì)地描述該方法。
[0020] 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中片106具有至少兩個(gè)通孔110,并且一個(gè)或多 個(gè)提升的結(jié)構(gòu)120位于所述至少兩個(gè)通孔110的至少兩個(gè)內(nèi)。在圖3的截面圖中，僅一個(gè) 此類通孔是可見的，位于附圖的左側(cè)。
[0021] 圖4是根據(jù)圖3的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)層上的覆蓋物布置的平面圖，其中片106中的 四個(gè)通孔110分別包括位于所述通孔110內(nèi)的提升的結(jié)構(gòu)120。（為了清楚起見，遮掉了提 升的結(jié)構(gòu)120中的一個(gè)）。理想地，至少兩個(gè)通孔具有此類提升的結(jié)構(gòu)120,從而當(dāng)片106 置于結(jié)構(gòu)層104上的時(shí)候，它們一起可以確定片106的對(duì)齊（位置和角度）。在該實(shí)施方式 中，提升的結(jié)構(gòu)還表現(xiàn)為圍繞著通孔110的內(nèi)側(cè)的連續(xù)邊沿110的形式。
[0022] 圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)層104上的片106的形式的覆蓋物 的截面圖，其中一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)120表現(xiàn)為位于片106的最外邊緣的提升的結(jié)構(gòu)的 形式。
[0023] 圖6-9是圖5的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)層上的覆蓋層布置的各種替代形式的平面圖。在 圖6中，一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)120包括圍繞著片106的連續(xù)邊沿120。在圖7中，一個(gè)或 多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)120包括圍繞片106的邊沿的不連續(xù)或離散部分，為了更容易識(shí)別，遮住了 其中一個(gè)離散部分。在圖8中，一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)120表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)柱120的形 式。在圖9的實(shí)施方式中，不連續(xù)件（broken)和柱的組合用作提升的結(jié)構(gòu)120。
[0024] 本發(fā)明所揭示的方法及其產(chǎn)生的裝置通?？捎脕磉M(jìn)行任何工藝，所述工藝包括在 微型結(jié)構(gòu)中對(duì)流體或流體混合物，包括多相流體混合物進(jìn)行混合、分離、萃取、結(jié)晶、沉淀或 其他的工藝過程--包括含有多相流體混合物而該多相流體混合物還含有固體的流體或 流體混合物。所述加工可以包括物理加工、化學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)加工或者任意其他形式的 加工過程，所述化學(xué)反應(yīng)被定義為導(dǎo)致有機(jī)物、無機(jī)物或者有機(jī)物和無機(jī)物都發(fā)生相互轉(zhuǎn) 化的加工。以下列出了可以通過所揭示的方法和/或裝置進(jìn)行的反應(yīng)的非限制性例子：氧 化；還原；取代；消除；加成；配體交換；金屬交換；以及離子交換。更具體地，以下列出了 可以通過所揭示的方法和/或裝置進(jìn)行的反應(yīng)的任意非限制性例子：聚合；烷基化；脫烷基 化；硝化；過氧化；磺化氧化；環(huán)氧化；氨氧化；氫化；脫氫；有機(jī)金屬反應(yīng)；貴金屬化學(xué)/均 相催化劑反應(yīng)；羰基化；硫羰基化；烷氧基化；鹵化；脫氫鹵化；脫鹵化；加氫甲?；?；羧化； 脫羧；胺化；芳基化；肽偶聯(lián)；醇醛縮合；環(huán)化縮合；脫氫環(huán)化；酯化；酰胺化；雜環(huán)合成；脫 水；醇解；水解；氨解；醚化；酶合成；縮酮化（ketalization);阜化；異構(gòu)化；季銨化；甲酰 化；相轉(zhuǎn)移反應(yīng)；甲硅烷化；腈合成；磷酸化；臭氧分解；疊氮化物化學(xué)；復(fù)分解；氫化硅烷 化；偶聯(lián)反應(yīng)；以及酶反應(yīng)。
[0025] 應(yīng)當(dāng)指出，本文所用的諸如"優(yōu)選"、"常用"和"通常"之類的術(shù)語不是用來限制 本發(fā)明要求保護(hù)的范圍，也不表示某些特征對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)的結(jié)構(gòu)或者功能來說是重要 的、關(guān)鍵的、或者甚至是必不可少的。相反地，這些術(shù)語僅僅用來表明本發(fā)明實(shí)施方式的特 定方面，或者強(qiáng)調(diào)可以用于或者可以不用于本發(fā)明特定實(shí)施方式的可選或附加的特征。
[0026] 以上結(jié)合【具體實(shí)施方式】詳細(xì)描述了本發(fā)明的主題內(nèi)容，顯而易見的是，在不背離 所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍的前提下可以有一些改良和變化。更具體的，盡管本發(fā) 明的一些方面在本文中被認(rèn)為是優(yōu)選的或者特別有益的，但應(yīng)考慮到本發(fā)明不一定限于這 些方面。
[0027] 應(yīng)注意，以下權(quán)利要求書中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求使用術(shù)語"其特征在于"作為過 渡語。出于限定本發(fā)明的目的，應(yīng)當(dāng)指出，在權(quán)利要求中用該術(shù)語作為開放式過渡短語來引 出對(duì)一系列結(jié)構(gòu)特征的描述，應(yīng)當(dāng)對(duì)其作出與更常用的開放式引導(dǎo)語"包括"類似的解釋。
【權(quán)利要求】
1. 一種形成用于連續(xù)流反應(yīng)器的流體模塊的方法，所述方法包括： 提供至少一塊具有一個(gè)或多個(gè)通孔的平坦玻璃或陶瓷片； 形成至少一層具有至少一個(gè)圖案化表面的圖案化玻璃或陶瓷層，使得所述圖案化表面 包括限定在具有上表面的壁之間的通道，所述上表面位于常規(guī)高度； 將所述至少一塊玻璃或陶瓷片與所述至少一層圖案化玻璃或陶瓷層堆疊在一起，所述 片與壁在常規(guī)高度接觸，使得通道被封在片和圖案化層之間，片與圖案化層對(duì)齊，使得一個(gè) 或多個(gè)通孔分別與圖案化層的壁之間的各個(gè)空間對(duì)齊，以提供到達(dá)所述各個(gè)空間的流體可 及性；以及 通過將片和圖案化層壓制在一起同時(shí)對(duì)所述片和圖案化層進(jìn)行加熱來將所述片和圖 案化層接合在一起； 其中，所述圖案化玻璃或陶瓷層還包括一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)，所述提升的結(jié)構(gòu)在常 規(guī)高度上方延伸，并且 所述堆疊的步驟包括將片堆疊到位于常規(guī)高度的壁的上表面上，該位置使得所述一個(gè) 或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)將片限制在所需的位置或者將片對(duì)齊到圖案化層上。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)位于片的最外 邊緣。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述片具有至少兩個(gè)通孔，并且所述一個(gè)或多個(gè)提 升的結(jié)構(gòu)位于所述至少兩個(gè)通孔的至少兩個(gè)內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)包括繞著片 的連續(xù)邊沿或者繞著片中的通孔的邊沿。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)包括繞著片 或繞著片中通孔的不連續(xù)邊沿或邊沿的離散部分。
6. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)提升的結(jié)構(gòu)包括圖案化 層上的柱，所述柱在常規(guī)高度上方延伸。
【文檔編號(hào)】C04B37/00GK104159863SQ201280066772
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】S·波爾賽 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司